KR101822069B1 - Piezo circuit, piezo driving circuit for the piezo circuit, and piezo driving method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피에조 회로, 이를 구동하는 피에조 구동 회로, 및 피에조 회로를 구동하는 방법에 관한 것이다.
피에조 회로는 서브-피에조 회로, 및 상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터를 포함한다. 상기 외부 인덕터는 피에조 회로의 양단 전압인 피에조 전압의 극성이 반전될 때, 상기 서브 피에조 회로를 방전시킨다. 피에조 구동 회로는, 상기 피에조 회로의 제1 접점에 연결되어 있는 제1 스위치 및 제3 스위치, 및 상기 피에조 회로의 제2 접점에 연결되어 있는 제2 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 풀브릿지 회로를 포함한다.The present invention relates to a piezo-electric circuit, a piezo-electric-driving circuit for driving it, and a method for driving the piezo-electric circuit.
The piezo circuit includes a sub-piezo circuit and an external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit. The external inductor discharges the sub-piezo circuit when the polarity of the piezo voltage, which is the voltage across the piezo circuit, is reversed. The piezo driving circuit includes a full bridge circuit including a first switch and a third switch connected to a first contact of the piezo circuit and a second switch and a fourth switch connected to a second contact of the piezo circuit .

Description

피에조 회로, 이를 구동하는 피에조 구동 회로 및 피에조 구동 방법{PIEZO CIRCUIT, PIEZO DRIVING CIRCUIT FOR THE PIEZO CIRCUIT, AND PIEZO DRIVING METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a piezoelectric circuit, a piezoelectric driving circuit for driving the piezoelectric circuit, and a piezo driving method.

본 발명은 피에조 회로, 이를 구동하는 피에조 구동 회로 및 피에조 회로의 구동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric circuit, a piezoelectric driving circuit for driving the piezoelectric circuit, and a driving method of the piezoelectric circuit.

피에조(Piezo) 회로는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 또 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있다. 피에조 회로를 구동하기 위해 풀브릿지 구동 회로가 사용된다.Piezo circuits can convert electrical energy into mechanical energy, and mechanical energy into electrical energy. A full bridge drive circuit is used to drive the piezo circuit.

피에조 회로는 커패시터를 포함하고 있고, 풀브릿지 구동 회로의 스위칭 소자들이 스위칭 동작할 때, 피에조 회로에 공급되는 전압의 방향이 바뀐다. 피에조 회로에 공급되는 전압의 방향이 바뀔 때 마다, 피에조 회로의 커패시터를 충전하는 피크 전류가 발생한다. The piezo circuit includes a capacitor, and when the switching elements of the full bridge drive circuit are switched, the voltage supplied to the piezo circuit changes direction. Every time the direction of the voltage supplied to the piezo circuit changes, a peak current that charges the capacitor of the piezo circuit is generated.

본 발명의 실시 예를 통하여 피크 전류를 감소시킬 수 있는 피에조 회로, 피에조 구동 회로, 및 피에조 구동 방법을 제공하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a piezoelectric circuit, a piezoelectric driving circuit, and a piezoelectric driving method capable of reducing a peak current.

본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로는 서브-피에조 회로, 및 상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터를 포함하고, 상기 외부 인덕터는 피에조 회로의 양단 전압인 피에조 전압의 극성이 반전될 때, 상기 서브 피에조 회로를 방전시킨다.A piezo circuit according to an embodiment of the present invention includes a sub-piezo circuit and an external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit, wherein the external inductor is configured such that when the polarity of the piezo- , And discharges the sub-piezo circuit.

상기 서브-피에조 회로는, 직렬 연결된 제1 커패시터, 제1 인덕터, 및 저항을 포함하는 직렬 공진 회로, 및 상기 직렬 공진 회로에 병렬 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함한다.The sub-piezo circuit includes a series resonant circuit comprising a first capacitor in series, a first inductor, and a resistor, and a second capacitor in parallel with the series resonant circuit.

본 발명의 실시 예에 따른 피에조 구동 회로는, 제1 접점 및 제2 접점 사이에 연결된 서브-피에조 회로, 상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터, 및 상기 제1 접점에 연결되어 있는 제1 스위치 및 제3 스위치, 및 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제2 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 풀브릿지 회로를 포함한다. A piezo driving circuit according to an embodiment of the present invention includes a sub-piezo circuit connected between a first contact and a second contact, an external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit, And a full bridge circuit including a first switch and a third switch, and a second switch and a fourth switch connected to the second contact.

상기 제1 스위치는, 제1 전압에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 접점에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제1 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함하고, 상기 제3 스위치는, 상기 제1 접점에 연결되어 있는 제1 전극, 그라운드에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제3 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함한다.Wherein the first switch includes a first electrode connected to a first voltage, a second electrode connected to the first contact, and a control electrode to which a first control voltage is input, A first electrode connected to the first contact, a second electrode connected to the ground, and a control electrode receiving the third control voltage.

상기 제2 스위치는, 상기 제1 전압에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제2 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함하고, 상기 제4 스위치는, 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 그라운드에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제4 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함한다.Wherein the second switch includes a first electrode connected to the first voltage, a second electrode connected to the second contact, and a control electrode to which a second control voltage is input, A first electrode connected to the second contact, a second electrode connected to the ground, and a control electrode receiving a fourth control voltage.

상기 제1 스위치는 상기 제4 스위치가 턴 온 된 시점으로부터 제1 기간 후에 턴 온 되고, 상기 제4 스위치보다 제2 기간 전에 턴 오프 되며, 상기 제1 기간은 상기 외부 인덕터의 전류에 의해 상기 제1 스위치의 양단 전압이 영전압이 되는 기간에 따라 결정되고, 상기 제2 기간은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제3 스위치의 양단 전압이 영전압이 되는 기간에 따라 결정된다.Wherein the first switch is turned on after a first period from a point in time when the fourth switch is turned on and is turned off before a second period than the fourth switch and the first period is turned off by a current of the external inductor, 1 switch is determined to be a zero voltage, and the second period is determined according to a period during which the voltage across the third switch becomes zero voltage by the external inductor current.

상기 제2 스위치는 상기 제3 스위치가 턴 온 된 시점으로부터 제3 기간 후에 턴 온 되고, 상기 제3 스위치보다 제4 기간 전에 턴 오프 되며, 상기 제3 기간은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제2 스위치의 양단 전압이 영전압이 되는 기간에 따라 결정되고, 상기 제4 기간은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제4 스위치의 양단 전압이 영전압이 되는 기간에 따라 결정된다.The second switch is turned on after a third period from the time point when the third switch is turned on and is turned off before the fourth period than the third switch and the third period is turned off before the third period by the external inductor current, And the fourth period is determined according to a period in which the voltage across the fourth switch becomes zero voltage by the external inductor current.

상기 서브-피에조 회로는, 상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 직렬 연결되어 있는 제1 커패시터, 제1 인덕터와 저항, 및 상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함한다.The sub-piezo circuit includes a first capacitor connected in series between the first contact and the second contact, a first inductor and a resistor, and a second capacitor connected between the first contact and the second contact, .

본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로의 구동 방법은, 상기 피에조 회로의 일단에 연결되어 있는 제1 스위치 및 제3 스위치, 및 상기 피에조 회로의 타단에 연결되어 있는 제2 스위치 및 제4 스위치 중 상기 제3 스위치의 턴 온 시점으로부터 제1 기간 뒤에 상기 제2 스위치가 턴 온 되는 단계, 상기 제2 스위치의 턴 오프 후, 제2 기간 뒤에 상기 제3 스위치가 턴 오프 되는 단계, 상기 제4 스위치의 턴 온 시점으로부터 제3 기간 뒤에 제1 스위치가 턴온 되는 단계, 및 상기 제1 스위치의 턴 오프 후, 제4 기간 뒤에 제4 스위치가 턴 오프 되는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 피에조 회로는 서브-피에조 회로 및 상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터를 포함한다.A driving method of a piezo-electric circuit according to an embodiment of the present invention includes a first switch and a third switch connected to one end of the piezo-electric circuit, and a second switch and a fourth switch connected to the other end of the piezo- The second switch is turned on after a first period from the turn-on point of the third switch, the third switch is turned off after a second period after the second switch is turned off, The first switch is turned on after the third period from the turn-on time, and the fourth switch is turned off after the fourth period after the first switch is turned off. At this time, the piezo circuit includes a sub-piezo circuit and an external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit.

상기 제2 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제4 스위치의 기생 커패시터 및 상기 제2 커패시터가 방전되어, 상기 제4 스위치의 양단 전압이 감소하여 영 전압이 되고, 상기 제4 스위치가 턴 온 되는 단계를 더 포함한다.The parasitic capacitor of the fourth switch and the second capacitor are discharged by the external inductor current during the second period so that the voltage between both ends of the fourth switch is reduced to zero voltage and the fourth switch is turned on . ≪ / RTI >

상기 제2 기간 동안, 상기 제2 스위치의 양단 전압은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상승한다. During the second period, the voltage across the second switch is raised by the external inductor current.

상기 제3 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제1 스위치의 기생 커패시터가 방전되어, 상기 제1 스위치의 양단 전압이 감소하여 영 전압이 된다. 상기 제3 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제3 스위치의 양단 전압은 상승한다.During the third period, the parasitic capacitor of the first switch is discharged by the external inductor current, and the voltage between both ends of the first switch is reduced to zero voltage. During the third period, the voltage across the third switch rises by the external inductor current.

상기 피에조 회로 구동 방법은, 상기 제4 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제3 스위치의 기생 커패시터 및 상기 제2 커패시터가 방전되어, 상기 제3 스위치의 양단 전압이 감소하여 영 전압이 되고, 상기 제3 스위치가 턴 온 되는 단계를 더 포함한다. Wherein the parasitic capacitor and the second capacitor of the third switch are discharged by the external inductor current during the fourth period so that a voltage between both ends of the third switch is reduced to zero voltage, And the third switch is turned on.

상기 제4 기간 동안, 상기 제1 스위치의 양단 전압은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상승한다.During the fourth period, the voltage across the first switch is raised by the external inductor current.

상기 제1 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제2 스위치의 기생 커패시터가 방전되어, 상기 제2 스위치의 양단 전압이 감소하여 영 전압이 된다. During the first period, the parasitic capacitor of the second switch is discharged by the external inductor current, and the voltage between both ends of the second switch is reduced to zero voltage.

상기 제1 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제4 스위치의 양단 전압은 상승한다. During the first period, the voltage across the fourth switch rises by the external inductor current.

상기 피에조 회로 구동 방법은, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 온 상태인 기간 동안 상기 피에조 회로의 일단에 제1 전압이 공급되고, 상기 피에조 회로의 타단에 제2 전압이 공급되는 단계, 및 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 온 상태인 기간 동안 상기 피에조 회로의 일단에 상기 제2 전압이 공급되고, 상기 피에조 회로의 타단에 상기 제1 전압이 공급되는 단계를 더 포함한다.Wherein the piezoelectric circuit driving method includes the steps of supplying a first voltage to one end of the piezo circuit while the first switch and the fourth switch are on and supplying a second voltage to the other end of the piezo circuit, The second voltage is supplied to one end of the piezo circuit while the second switch and the third switch are on, and the first voltage is supplied to the other end of the piezo circuit.

본 발명의 실시 예를 통하여 피크 전류를 감소시킬 수 있는 피에조 회로, 피에조 구동 회로, 및 피에조 구동 방법을 제공한다.  A piezo circuit, a piezo driving circuit, and a piezo driving method capable of reducing a peak current through embodiments of the present invention are provided.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로 및 피에조 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로 및 피에조 구동 회로에 발생하는 전압 및 전류와 피에조 구동 회로의 제어 전압들을 나타낸 파형도이다.
도 3a는 제2 및 제3 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 3b는 제3 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 3c는 제4 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 3d는 제1 및 제4 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 3e는 제4 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 3f는 제3 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래 피에조 회로에 흐르는 피에조 전류와 본 발명의 실시 예에 따른피에조 전류를 함께 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a piezo circuit and a piezo driving circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram showing voltages and currents generated in a piezo-electric circuit and a piezo-electric driving circuit and control voltages of a piezo-electric driving circuit according to an embodiment of the present invention.
3A is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the second and third switches.
3B is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the third switch.
3C is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the fourth switch.
FIG. 3D is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the first and fourth switches.
3E is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the fourth switch.
3F is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the third switch.
FIG. 4 is a diagram showing a piezo-electric current flowing through a conventional piezo-electric circuit and a piezo-electric current according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로, 피에조 구동 회로, 및 피에조 구동 방법을 설명한다.Hereinafter, a piezo circuit, a piezo driving circuit, and a piezo driving method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로 및 피에조 구동 회로를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a piezo circuit and a piezo driving circuit according to an embodiment of the present invention.

피에조 회로(10)는 외부 인덕터(LEXT) 및 서브-피에조 회로(12)를 포함한다. 서브-피에조 회로(12)는 종래 피에조 회로를 의미한다. 즉, 본 발명의 실시 예는 종래 피에조 회로의 양단에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터(LEXT)를 포함한다.The piezo circuit 10 includes an external inductor LEXT and a sub-piezo circuit 12. The sub-piezo circuit 12 means a conventional piezo circuit. That is, embodiments of the present invention include an external inductor (LEXT) connected in parallel at both ends of a conventional piezo circuit.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위해서 서브-피에조 회로(12)는 제1 인덕터(L) , 제1 커패시터(CA), 및 저항(R)을 포함하는 직렬 공진 회로(11) 및 직렬 공진 회로(11)에 병렬 연결되어 있는 제2 커패시터(CB)를 포함한다.To illustrate embodiments of the present invention, the sub-piezo circuit 12 includes a series resonant circuit 11 and a series resonant circuit (not shown) including a first inductor L, a first capacitor CA, and a resistor R And a second capacitor CB connected in parallel to the first and second capacitors 11 and 11.

외부 인덕터(LEXT)는 서브-피에조 회로(12)의 양단(접점 N1 및 N2)에 병렬연결되어 있다. 외부 인덕터(LEXT)는 피에조 회로(12)의 양단 전압인 피에조 전압(VPIEZO)의 극성이 반전될 때, 서브-피에조 회로(12)의 전하를 방전시킨다. 그러면 피에조 전압(VPIEZO)의 극성이 반전될 때, 피에조 회로(10)가 종래 피에조 회로보다 빠르게 방전된다.The external inductor LEXT is connected in parallel to both ends of the sub-piezo circuit 12 (contacts N1 and N2). The external inductor LEXT discharges the charge of the sub-piezo circuit 12 when the polarity of the piezo voltage VPIEZO, which is the voltage across the piezo circuit 12, is reversed. Then, when the polarity of the piezo voltage VPIEZO is reversed, the piezo circuit 10 discharges faster than the conventional piezo circuit.

이는 서브-피에조 회로(12)를 등가회로로 표현한 일 예에 지나지 않는다, 즉, 본 발명은 도 1에 도시된 서브-피에조 회로(12)에 한정되지 않으며, 다른 등가 회로에도 적용할 수 있다.This is merely an example in which the sub-piezo circuit 12 is represented by an equivalent circuit. That is, the present invention is not limited to the sub-piezo circuit 12 shown in Fig. 1 but can be applied to other equivalent circuits.

피에조 구동 회로(20)는 풀-브릿지 회로로 구현되고, 4 개의 스위치(S1-S4)를 포함한다. 4 개의 스위치(S1-S4)의 양 전극 사이에는 바디 다이오드(BD1-BD4) 및 기생 커패시터(C1-C4)가 병렬로 연결되어 있다. Piezo drive circuit 20 is implemented as a full-bridge circuit and includes four switches S1-S4. Body diodes BD1 to BD4 and parasitic capacitors C1 to C4 are connected in parallel between both electrodes of the four switches S1 to S4.

본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제4 스위치(S1-S4)는 n 채널 타입의 MOSFET으로 구현되어 있다. 제1 내지 제4 스위치(S1-S4)의 제1 전극은 드레인 전극이고, 제2 전극은 소스 전극이며, 제어 전극은 게이트 전극다. The first to fourth switches S1 to S4 according to the embodiment of the present invention are implemented as n-channel type MOSFETs. The first electrode of the first to fourth switches S1-S4 is a drain electrode, the second electrode is a source electrode, and the control electrode is a gate electrode.

다만, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 내지 제4 스위치가 MOSFET에 한정되는 것은 아니고, MOSFET 대신 BJT 또는 IGBT로 구현될 수 있다.However, the first to fourth switches according to the embodiment of the present invention are not limited to the MOSFET, but may be implemented as a BJT or an IGBT instead of the MOSFET.

피에조 회로(10)의 일단은 제1 스위치(S1)의 소스 전극과 제3 스위치(S3)의 드레인 전극의 접점(N1)에 연결되어 있고, 피에조 회로(10)의 타단은 제2 스위치(S2)의 소스 전극과 제4 스위치(S4)의 드레인 전극의 접점(N2)에 연결되어 있다.One end of the piezoelectric circuit 10 is connected to the contact N1 of the source electrode of the first switch S1 and the drain electrode of the third switch S3 and the other end of the piezo circuit 10 is connected to the second switch S2 And the contact N2 of the drain electrode of the fourth switch S4.

피에조 회로(10)에서, 제1 커패시터(CA), 제1 인덕터(L) 및 저항(R)은 접점(N1) 및 접점(N2) 사이에 직렬 연결되어 있다. 직렬 연결되어 있는 제1 커패시터(CA), 제1 인덕터(L) 및 저항(R)은 직렬 공진 회로를 구성한다. In the piezoelectric circuit 10, the first capacitor CA, the first inductor L and the resistor R are connected in series between the contact point N1 and the contact point N2. The first capacitor CA connected in series, the first inductor L and the resistor R constitute a series resonance circuit.

제2 커패시터(CB) 및 외부 인덕터(LEXT)는 접점(N1)과 접점(N2) 사이에 연결되어 있고, 직렬 공진 회로와 병렬 연결되어 있다.The second capacitor CB and the external inductor LEXT are connected between the contact point N1 and the contact point N2 and are connected in parallel with the series resonance circuit.

전류(IM)는 직렬 공진 회로에 흐르는 전류이고, 외부 인덕터(LEXT)에 흐르는 전류는 외부 인덕터 전류(IEXT)이며, 피에조 전류(IPIEZO)는 피에조 회로(10)에 공급되는 전류이다.The current IM is the current flowing in the series resonance circuit and the current flowing in the external inductor LEXT is the external inductor current IEXT and the piezo current IPIEZO is the current supplied to the piezo circuit 10. [

구체적으로, 제1 커패시터(CA)의 일단은 접점(N1)에 연결되어 있다. 제1 인덕터(L)의 일단은 제1 커패시터(CA)의 타단에 연결되어 있다. 저항(R)의 일단은 제1 인덕터(L)의 타단에 연결되어 있고, 저항(R)의 타단은 접점(N2)에 연결되어 있다.Specifically, one end of the first capacitor CA is connected to the contact N1. One end of the first inductor L is connected to the other end of the first capacitor CA. One end of the resistor R is connected to the other end of the first inductor L and the other end of the resistor R is connected to the contact N2.

제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 드레인 전극은 전압(VDC)에 연결되어 있고, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)의 소스 전극은 그라운드에 연결되어 있다.The drain electrodes of the first switch S1 and the second switch S2 are connected to the voltage VDC and the source electrodes of the third switch S3 and the fourth switch S4 are connected to the ground.

제1 스위치(S1)의 게이트 전극에는 제1 제어 전압(VA)가 공급되고, 제2 스위치(S2)의 게이트 전극에는 제2 제어 전압(VB)가 공급된다. 제3 스위치(S3)의 게이트 전극에는 제3 제어 전압(VC)이 공급되고, 제4 스위치(S4)의 게이트 전극에는 제4 제어 전압(VD)가 공급된다.The first control voltage VA is supplied to the gate electrode of the first switch S1 and the second control voltage VB is supplied to the gate electrode of the second switch S2. The third control voltage VC is supplied to the gate electrode of the third switch S3 and the fourth control voltage VD is supplied to the gate electrode of the fourth switch S4.

제1 스위치 내지 제4 스위치(S1-S4)의 양단 전압을 제1 내지 제4 스위치 전압(VP1-VP4)이라 한다. The voltages across the first to fourth switches S1 to S4 are referred to as first to fourth switch voltages VP1 to VP4.

이하, 도 2 및 도 3A-3E를 참조하여 피에조 회로(10)의 구동 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of driving the piezo-electric circuit 10 will be described with reference to Fig. 2 and Figs. 3A to 3E.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 회로 및 피에조 구동 회로에 발생하는 전압 및 전류와 피에조 구동 회로의 제어 전압들을 나타낸 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram showing voltages and currents generated in a piezo-electric circuit and a piezo-electric driving circuit and control voltages of a piezo-electric driving circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3A-3E는 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 대응하는 기간에 따라 나타낸 도면이다.3A to 3E are views showing the switching state of the piezo driving circuit according to a corresponding period.

시점 T1에 제2 제어 전압(VB)이 하이 레벨이 되고, 제2 스위치(S2)가 턴 온 된다. 시점 T2에 제2 제어 전압(VB)이 로우 레벨이 되고, 제2 스위치(S2)가 턴 오프 된다.The second control voltage VB becomes high level at the time point T1 and the second switch S2 is turned on. The second control voltage VB becomes low level at the time point T2 and the second switch S2 is turned off.

도 3A는 제2 및 제3 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.3A is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the second and third switches.

도 2에 도시된 바와 같이, 시점 T1에 제2 스위치 전압(VP2)은 영전압이다. 시점 T1에 제3 스위치(S3)는 온 상태이므로, 기간 T1-T2 동안 전압(VDC)이 피에조 회로(10)에 연결되고, 시점 T1에 제2 스위치 전류(IS2)에 피크가 발생한다. As shown in Fig. 2, the second switch voltage VP2 at the time point T1 is zero voltage. Since the third switch S3 is on at the time point T1, the voltage VDC is connected to the piezo circuit 10 during the period T1-T2, and a peak occurs in the second switch current IS2 at the time point T1.

그러나 이 피크는 종래 외부 인덕터(LEXT)가 없는 피에조 회로를 구동할 때 발생하는 피크에 비해 월등히 작은 값이다. 이와 같은 효과에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다. However, this peak is much smaller than the peak generated when driving a piezo circuit without a conventional external inductor (LEXT). Such an effect will be described later with reference to FIG.

기간 T1-T2 동안 제2 스위치 전류(IS2)는 상승하고, 피에조 회로(10)의 양단 전압은 음의 전압(-VDC)으로 유지된다. 피에조 전압(VPIEZO)의 극성은 도 1에 도시된 접점(N2)의 전위를 기준으로 결정된다. 즉, 접점(N1)의 전위가 접점(N2)의 전위보다 높으면 양극성이고, 그 반대일 때 음극성이다. During the period T1-T2, the second switch current IS2 rises and the both-end voltage of the piezo-electric circuit 10 is maintained at the negative voltage -VDC. The polarity of the piezo voltage VPIEZO is determined based on the potential of the contact N2 shown in Fig. That is, when the potential of the contact N1 is higher than the potential of the contact N2, the potential is positive and vice versa.

기간 T1-T2 동안의 전류(IM)의 방향은 접점(N2)에서 접점(N1)으로 흐르고 커패시터(CA)의 전압은 감소한다. 기간 T1-T2 동안 외부 인덕터 전류(IEXT)의 방향이 변경되어 전류(IM)와 동일한 방향으로 흐른다. 이하, 설명의 편의를 위해 접점(N1)에서 접점(N2)으로 향하는 방향을 양의 방향이라 하고, 그 반대를 음의 방향이라 한다. The direction of the current IM during the period T1-T2 flows from the contact N2 to the contact N1 and the voltage of the capacitor CA decreases. During the period T1-T2, the direction of the external inductor current IEXT changes and flows in the same direction as the current IM. Hereinafter, for convenience of explanation, the direction from the contact point N1 to the contact point N2 is referred to as a positive direction, and the opposite direction is referred to as a negative direction.

도 3A에 도시된 바와 같이, 기간 T1-T2 동안 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)는 오프 상태이므로, 제1 스위치 전압(VP1) 및 제4 스위치 전압(VP4)은 전압(VDC)이고, 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)는 온 상태이므로, 제2 스위치 전압(VP2) 및 제3 스위치 전압(VP3)는 영전압이다. 3A, since the first switch S1 and the fourth switch S4 are off during the period T1-T2, the first switch voltage VP1 and the fourth switch voltage VP4 are at the voltage VDC ), And the second switch S2 and the third switch S3 are in an on state, so that the second switch voltage VP2 and the third switch voltage VP3 are zero voltage.

도 3B는 제3 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.3B is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the third switch.

시점 T2에 제2 스위치(S2)가 턴 오프된다. 시점 T2 이후에는 커패시터(C4)가 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 방전되어 제4 스위치 전압(VP4)이 감소한다. 시점 T2부터 감소하던 제4 스위치 전압(VP4)이 영전압에 도달한 시점 T3에 제4 스위치(S4)가 턴 온 된다(영전압 스위칭). And the second switch S2 is turned off at time T2. After time T2, the capacitor C4 is discharged by the external inductor current IEXT, and the fourth switch voltage VP4 is decreased. The fourth switch S4 is turned on (zero voltage switching) at a time point T3 when the fourth switch voltage VP4 which has decreased from the time point T2 has reached the zero voltage.

시점 T2부터 커패시터(C2)와 외부 인덕터(LEXT)의 공진에 의해 외부 인덕터 전류(IEXT)가 커패시터(C2)를 충전시킨다. 따라서, 시점 T2부터 커패시터(C2)의 충전에 의해 제2 스위치 전압(VP2)이 상승하기 시작한다. From the time point T2, the external inductor current IEXT charges the capacitor C2 by resonance of the capacitor C2 and the external inductor LEXT. Therefore, the second switch voltage VP2 starts to rise due to the charging of the capacitor C2 from the time point T2.

아울러, 기간 T2-T3 동안, 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 커패시터(CB) 및 커패시터(C4)가 방전된다. 제4 스위치(S4)가 영전압 스위칭하기 위해서는 커패시터(CB) 및 커패시터(C4)가 방전되어 제4 스위치 전압(VP4)이 영전압에 도달해야 한다.In addition, during the period T2-T3, the capacitor CB and the capacitor C4 are discharged by the external inductor current IEXT. In order for the fourth switch S4 to switch to zero voltage, the capacitor CB and the capacitor C4 are discharged so that the fourth switch voltage VP4 must reach zero voltage.

도 3B에 도시된 전류(I1)에 의해 커패시터(CB)가 방전되고, 전류(I2)에 의해 커패시터(C4)가 방전된다. 외부 인덕터(LEXT)에 의해 시점 T2 이후에도 외부 인덕터 전류(IEXT)의 흐름은 음의 방향으로 유지되므로, 커패시터(C4, CB)가 방전되어, 제4 스위치(S4)가 영전압 스위칭할 수 있는 조건이 형성된다. The capacitor CB is discharged by the current I1 shown in Fig. 3B, and the capacitor C4 is discharged by the current I2. The flow of the external inductor current IEXT is maintained in the negative direction even after the time point T2 by the external inductor LEXT so that the capacitors C4 and CB are discharged and the condition that the fourth switch S4 is capable of switching to zero voltage .

도 2에 도시된 바와 같이, 외부 인덕터 전류(IEXT)는 기간 T2-T3 동안 음의 방향으로 흐르고, 도 3B에 도시된 전류(I1) 및 전류(I2)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the external inductor current IEXT flows in the negative direction during the period T2-T3 and includes the current I1 and current I2 shown in FIG. 3B.

도 3C는 제4 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.3C is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the fourth switch.

시점 T3에 제4 제어 전압(VD)이 하이 레벨이 되고, 제4 스위치(S4)가 턴 온 된다. 시점 T3에 제3 제어 전압(VC)이 로우 레벨이 되고, 제3 스위치(S3)가 턴 오프 된다. 시점 T3에 제4 스위치 전압(VP4)이 영전압이므로, 제4 스위치(S4)는 영전압 스위칭한다.The fourth control voltage VD becomes high level at the time point T3, and the fourth switch S4 is turned on. The third control voltage VC becomes low level at the time point T3, and the third switch S3 is turned off. Since the fourth switch voltage VP4 is at zero voltage at the time point T3, the fourth switch S4 switches the zero voltage.

시점 T3부터 외부 인덕터(LEXT)의 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 커패시터(C1)은 방전되고, 커패시터(C3)는 충전된다. 구체적으로, 도 3C에 도시된 바와 같이, 전류(I3)에 의해 커패시터(C1)은 방전되어 제1 스위치 전압(VP1)은 시점 T3부터 감소하기 시작하고, 전류(I4)에 의해 커패시터(C3)가 충전되어 제3 스위치 전압(VP3)은 시점 T3부터 증가하기 시작한다.From the time point T3, the capacitor C1 is discharged by the external inductor current IEXT of the external inductor LEXT, and the capacitor C3 is charged. Specifically, as shown in Fig. 3C, the capacitor C1 is discharged by the current I3 so that the first switch voltage VP1 starts decreasing from the time point T3, and the capacitor C3 is charged by the current I4, And the third switch voltage VP3 starts to increase from the time point T3.

감소하던 제1 스위치 전압(VP1)은 시점 T4에 영전압이 되고, 제1 제어 전압(VA)이 하이 레벨이 되어 제1 스위치(S1)가 턴 온 된다. 시점 T4에 제3 스위치 전압(VP3)은 전압(VDC)과 동일한 레벨이다. The first switch voltage VP1 which has decreased is zero voltage at the time point T4 and the first control voltage VA becomes the high level and the first switch S1 is turned on. And the third switch voltage VP3 at the time T4 is at the same level as the voltage VDC.

도 3D는 제1 및 제4 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.3D is a diagram showing a switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the first and fourth switches.

시점 T4에 제4 스위치(S4)는 온 상태이므로, 기간 T4-T5 동안 전압(VDC)이 피에조 회로(10)에 연결되고, 시점 T4에 제1 스위치 전류(IS1)에 피크가 발생한다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 이 피크 전류 역시 종래에 비해 작은 값이다.Since the fourth switch S4 is on at the time T4, the voltage VDC is connected to the piezo circuit 10 during the period T4-T5, and a peak occurs in the first switch current IS1 at the time T4. However, as described above, the peak current is smaller than the conventional one.

시점 T5에 제1 제어 전압(VA)가 로우 레벨이 되고, 제1 스위치(S1)가 턴 오프 된다. 기간 T4-T5 동안 제1 스위치 전류(IS1)는 상승하고, 피에조 회로(10)의 양단 전압은 양의 전압(VDC)으로 유지된다. At time T5, the first control voltage VA becomes low level, and the first switch S1 is turned off. During the period T4-T5, the first switch current IS1 rises and the both-end voltage of the piezo-electric circuit 10 is held at the positive voltage VDC.

기간 T4-T5 동안의 전류(IM)의 방향은 양의 방향으로 흐르고 커패시터(CA)의 전압은 증가한다. 기간 T4-T5 동안 외부 인덕터 전류(IEXT)의 방향이 변경되어 전류(IM)과 동일한 양의 방향으로 흐른다. The direction of the current IM during the period T4-T5 flows in the positive direction and the voltage of the capacitor CA increases. During the period T4-T5, the direction of the external inductor current IEXT changes and flows in the same positive direction as the current IM.

도 3D에 도시된 바와 같이, 기간 T4-T5 동안 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)는 오프 상태이므로, 제2 스위치 전압(VP2) 및 제3 스위치 전압(VP3)은 전압(VDC)이고, 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)는 온 상태이므로, 제1 스위치 전압(VP1) 및 제4 스위치 전압(VP4)는 영전압이다. 3D, since the second switch S2 and the third switch S3 are off during the period T4-T5, the second switch voltage VP2 and the third switch voltage VP3 are at the voltage VDC ) And the first switch S1 and the fourth switch S4 are in an on state, the first switch voltage VP1 and the fourth switch voltage VP4 are zero voltage.

도 3E는 제4 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.3E is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the fourth switch.

시점 T5에 제1 스위치(S1)가 턴 오프된다 시점 T5 이후에는 커패시터(C3)가 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 방전되어 제3 스위치 전압(VP3)이 감소한다. 감소하던 제3 스위치 전압(VP3)이 영전압에 도달한 시점 T6에 제3 스위치(S3)가 턴 온 된다(영전압 스위칭). After time T5 when the first switch S1 is turned off at the time point T5, the capacitor C3 is discharged by the external inductor current IEXT and the third switch voltage VP3 is decreased. The third switch S3 is turned on (zero voltage switching) at a time point T6 when the third switch voltage VP3 that has decreased has reached the zero voltage.

시점 T5부터 커패시터(C1)와 외부 인덕터(LEXT)의 공진에 의해 외부 인덕터 전류(IEXT)가 커패시터(C1)를 충전한다. 따라서 시점 T5부터 커패시터(C1)의 충전에 의해 제1 스위치 전압(VP1)이 상승하기 시작한다. The external inductor current IEXT charges the capacitor C1 by resonance of the capacitor C1 and the external inductor LEX from the time point T5. Therefore, the first switch voltage VP1 begins to rise due to the charging of the capacitor C1 from the time point T5.

기간 T5-T6 동안, 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 커패시터(CB) 및 커패시터(C3)가 방전된다. 제3 스위치(S3)가 영전압 스위칭하기 위해서는 커패시터(CB) 및 커패시터(C3)가 방전되어 제3 스위치 전압(VP3)이 영전압에 도달해야 한다.During the period T5-T6, the capacitor CB and the capacitor C3 are discharged by the external inductor current IEXT. In order for the third switch S3 to switch to zero voltage, the capacitor CB and the capacitor C3 must be discharged and the third switch voltage VP3 must reach zero voltage.

도 3E에 도시된 전류(I5)에 의해 커패시터(CB)가 방전되고, 전류(I6)에 의해 커패시터(C3)가 방전된다. 외부 인덕터(LEXT)에 의해 시점 T5 이후에도 외부 인덕터 전류(IEXT)의 흐름은 양의 방향으로 유지되므로, 커패시터(C3, CB)가 방전되어, 제3 스위치(S3)가 영전압 스위칭할 수 있는 조건이 형성된다. The capacitor CB is discharged by the current I5 shown in Fig. 3E, and the capacitor C3 is discharged by the current I6. The external inductor LEXT keeps the flow of the external inductor current IEXT even after the time point T5 in the positive direction so that the capacitors C3 and CB are discharged and the condition that the third switch S3 can switch to zero voltage .

도 2에 도시된 바와 같이, 외부 인덕터 전류(IEXT)는 기간 T5-T6 동안 양의 방향으로 흐르고, 도 3E에 도시된 전류(I5) 및 전류(I6)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the external inductor current IEXT flows in the positive direction during periods T5-T6 and includes current I5 and current I6 shown in FIG. 3E.

도 3F는 제3 스위치의 온 기간 동안의 피에조 구동 회로의 스위칭 상태를 나타낸 도면이다.3F is a diagram showing the switching state of the piezo driving circuit during the ON period of the third switch.

시점 T6에 제3 제어 전압(VC)이 하이 레벨이 되고, 제3 스위치(S3)가 턴 온 된다. 시점 T6에 제4 제어 전압(VD)이 로우 레벨이 되고, 제4 스위치(S4)가 턴 오프 된다. 시점 T6에 제3 스위치 전압(VP3)이 영전압이므로, 제3 스위치(S3)는 영전압 스위칭한다.The third control voltage VC becomes high level at the time point T6, and the third switch S3 is turned on. The fourth control voltage VD becomes low level at the time point T6, and the fourth switch S4 is turned off. Since the third switch voltage VP3 is zero voltage at the time point T6, the third switch S3 switches the zero voltage.

시점 T6부터 외부 인덕터(LEXT)의 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 커패시터(C2)는 방전되고, 커패시터(C4)는 충전된다. 구체적으로, 도 3F에 도시된 바와 같이, 전류(I7)에 의해 커패시터(C2)는 방전되어 제2 스위치 전압(VP2) 시점 T6부터 감소하기 시작하고, 전류(I8)에 의해 커패시터(C4)가 충전되어 제4 스위치 전압(VP4)은 시점 T6부터 증가하기 시작한다.From time point T6, the capacitor C2 is discharged by the external inductor current IEXT of the external inductor LEXT, and the capacitor C4 is charged. Specifically, as shown in FIG. 3F, the capacitor C2 is discharged by the current I7 and starts to decrease from the time point T6 of the second switch voltage VP2, and the capacitor C4 is charged by the current I8 And the fourth switch voltage VP4 starts to increase from the time point T6.

감소하던 제2 스위치 전압(VP2)은 시점 T7에 영전압이 되고, 제2 제어 전압(VB)이 하이 레벨이 되어 제2 스위치(S2)가 턴 온 된다. 시점 T7에 제4 스위치 전압(VP4)은 전압(VDC)과 동일한 레벨이다. The second switch voltage VP2 that has decreased becomes zero voltage at the time point T7 and the second control voltage VB becomes the high level and the second switch S2 is turned on. And the fourth switch voltage VP4 at the time T7 is at the same level as the voltage VDC.

그 다음의 동작은 시점 T1부터 시점 T7까지의 동작이 반복되므로 상세한 설명은 생략한다. Since the operation from the time point T1 to the time point T7 is repeated, the detailed description will be omitted.

제1 스위치(S1)의 턴 온 시점이 제4 스위치(S4)의 턴 온 시점에 비해 소정 기간 지연되는 정도는 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 제1 스위치 전압(VP1)이 영전압에 도달하는 기간에 따라 결정된다. 아울러, 제1 스위치(S1)의 턴 오프 시점이 제4 스위치(S4)의 턴 오프 시점에 비해 소정 기간 앞서는 정도는 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 제3 스위치 전압(VP3)이 영전압에 도달하는 기간에 따라 결정된다.The degree to which the turn-on point of the first switch S1 is delayed by a predetermined period of time compared with the turn-on point of the fourth switch S4 is that the first switch voltage VP1 reaches zero voltage due to the external inductor current IEXT It depends on the period. When the turn-off time of the first switch S1 is earlier than the turn-off time of the fourth switch S4 by a predetermined time, the third switch voltage VP3 reaches the zero voltage due to the external inductor current IEXT .

마찬가지로, 제2 스위치(S2)의 턴 온 시점이 제3 스위치(S3)의 턴 온 시점에 비해 소정 기간 지연되는 정도는 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 제2 스위치 전압(VP2)이 영전압에 도달하는 기간에 따라 결정된다. 아울러, 제2 스위치(S2)의 턴 오프 시점이 제3 스위치(S3)의 턴 오프 시점에 비해 소정 기간 앞서는 정도는 외부 인덕터 전류(IEXT)에 의해 제4 스위치 전압(VP4)이 영전압에 도달하는 기간에 따라 결정된다.Likewise, the degree to which the turn-on time of the second switch S2 is delayed by a predetermined period of time compared to the turn-on time of the third switch S3 is determined by the external inductor current IEXT so that the second switch voltage VP2 is at zero voltage It depends on the period of arrival. When the turn-off time of the second switch S2 is earlier than the turn-off time of the third switch S3 by the predetermined time, the fourth switch voltage VP4 reaches the zero voltage due to the external inductor current IEXT .

도 2에 도시된 바와 같이, 피에조 전압(VPIEZO)은 피에조 구동 회로(20)의 스위칭 동작에 따라 양의 전압(VDC) 또는 음의 전압(VDC)을 번갈아 가지게 된다. 이 때, 스위칭 동작은 모두 영전압 스위칭 동작이다. 따라서 피크 전류가 종래에 비해 감소한다.As shown in Fig. 2, the piezo voltage VPIEZO alternately has a positive voltage VDC or a negative voltage VDC in accordance with the switching operation of the piezo driving circuit 20. At this time, the switching operation is all the zero voltage switching operation. Therefore, the peak current is reduced as compared with the prior art.

도 4는 종래 피에조 회로에 흐르는 피에조 전류와 본 발명의 실시 예에 따른피에조 전류를 함께 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing a piezo-electric current flowing through a conventional piezo-electric circuit and a piezo-electric current according to an embodiment of the present invention.

종래 피에조 전류는 피에조 구동 회로가 반-영전압 스위칭(half-zero voltage switching)할 때 발생하는 전류로 설정하였다.The conventional piezo current is set to the current that occurs when the piezo driving circuit performs half-zero voltage switching.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 전류(IPIEZO)에 비해 종래 피에조 전류의 피크가 훨씬 높은 것을 볼 수 있다. As shown in FIG. 4, the peak of the conventional piezoelectric current is much higher than that of the piezoelectric current (IPIEZO) according to the embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 피크 전류가 완전히 없다면 전체적인 전류의 모양은 정현파이다. 도 4에 도시된 피크가 정현파를 따르는 피에조 전류에 비해 높기(단, 종래 피에조 전류의 피크보다는 매우 낮음) 때문에, 정현파로 보이지 않을 뿐이다.If the peak current shown in Fig. 4 is completely absent, the overall current shape is sinusoidal. The peak shown in Fig. 4 is higher than the piezo-electric current along the sinusoidal wave (which is much lower than the peak of the conventional piezo-electric current), so that it is not seen as a sinusoidal wave.

본 발명의 실시 예에 따른 피에조 구동 회로는 이와 같이 피크 전류를 감소시켜 종래 피에조 구동 회로에 비해 입력 전력을 감소시킬 수 있는 효과도 제공한다. 즉, 풀-영전압 스위칭(full-zero voltage switching)을 통해 스위칭 손실을 감소시켜, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.The piezo driving circuit according to the embodiment of the present invention also reduces the peak current and thus reduces the input power as compared with the conventional piezo driving circuit. That is, full-zero voltage switching can reduce switching losses and reduce power consumption.

구체적으로, 피에조 회로의 기계적 에너지 예를 들어, 진동을 결정하는 전압은 커패시터(CA)의 양단 전압이다. 종래 피에조 회로가 도 2에 도시된 전압(VCA)을 얻기 위해 필요한 입력 전력에 비해 본 발명의 실시 예에 따른 입력 전력이 더 작다. 따라서 종래 피에조 회로와 비교해 동일한 기계적 에너지를 얻기 위해 필요한 전기 에너지가 적다.Specifically, the mechanical energy of the piezo circuit, for example, the voltage for determining the vibration, is the voltage across the capacitor CA. The input power according to the embodiment of the present invention is smaller than the input power required to obtain the voltage VCA shown in Fig. 2 in the conventional piezo circuit. Therefore, the electric energy required to obtain the same mechanical energy as that of the conventional piezo circuit is small.

아울러, 본 발명의 실시 예 설명에서 제1 내지 제4 스위치의 양단 전압이 영전압이 될 때 스위칭 동작이 발생하는 것으로 설명하였으나, 양단 전압이 영전압이 된 시점과 스위칭 동작이 발생하는 시점 사이에는 시간 마진이 있을 수 있다. In addition, in the description of the embodiment of the present invention, the switching operation occurs when the voltage across the first to fourth switches becomes zero voltage. However, between the time when both voltages become zero voltage and the time when the switching operation occurs, There may be a time margin.

아울러, 제3 스위치가 턴 오프 된 시점과 제4 스위치의 턴 온 시점이 동일한 시점으로 설명하였으나 두 시점 사이 역시 소정의 시간 마진이 있을 수 있다. 또한, 제4 스위치가 턴 오프 된 시점과 제3 스위치의 턴 온 시점이 동일한 시점으로 설명하였으나 두 시점 사이 역시 소정의 시간 마진이 있을 수 있다.In addition, although the time point at which the third switch is turned off and the time point at which the fourth switch is turned on are described as the same time points, there may be a predetermined time margin between the two points. Also, although the time point at which the fourth switch is turned off and the time point at which the third switch are turned on are described as the same time points, there may be a predetermined time margin between the two points.

구체적으로, 도 2에서, 시점 T3(VP4의 영전압 도달 시점)로부터 제4 스위치(S4)의 턴 온 시점 간에 시간 마진이 있을 수 있고, 시점 T6(VP3의 영전압 도달 시점)으로부터 제3 스위치(S3)의 턴 온 시점 간에 시간 마진이 있을 수 있다. Specifically, in FIG. 2, there may be a time margin between the turn-on point of the fourth switch S4 and the time point T3 (zero voltage arrival point of VP4) There may be a time margin between the turn-on points of step S3.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

피에조 회로(10), 제1 인덕터(L), 외부 인덕터(LEXT)
제1 커패시터(CA), 제2 커패시터(CB), 저항(R)
피에조 구동 회로(20), 바디 다이오드(BD1-BD4), 기생 커패시터(C1-C4)
제1 스위치 내지 제4 스위치(S1-S4), 직렬 공진 회로(11)
The piezo circuit 10, the first inductor L, the external inductor LEXT,
The first capacitor CA, the second capacitor CB, the resistor R,
Piezo drive circuit 20, body diodes BD1-BD4, parasitic capacitors C1-C4,
The first to fourth switches S1 to S4, the series resonant circuit 11,

Claims (20)

서브-피에조 회로, 및
상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터를 포함하고,
상기 외부 인덕터는 피에조 회로의 양단 전압인 피에조 전압의 극성이 반전될 때, 상기 서브-피에조 회로를 방전시키는 피에조 회로.Sub-piezo circuit, and
And an external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit,
Wherein the external inductor discharges the sub-piezo circuit when the polarity of the piezo voltage, which is the voltage across the piezo circuit, is reversed. 제1항에 있어서,
상기 서브-피에조 회로는,
직렬 연결된 제1 커패시터, 제1 인덕터, 및 저항을 포함하는 직렬 공진 회로, 및
상기 직렬 공진 회로에 병렬 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함하는 피에조 회로.The method according to claim 1,
The sub-
A series resonant circuit comprising a series connected first capacitor, a first inductor, and a resistor, and
And a second capacitor connected in parallel to the series resonant circuit. 제1 접점 및 제2 접점 사이에 연결된 서브-피에조 회로,
상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터, 및
상기 제1 접점과 제1 전압 사이에 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 제1 접점과 그라운드 사이에 연결되어 있는 제3 스위치, 상기 제2 접점과 상기 제1 전압 사이에 연결되어 있는 제2 스위치, 및 상기 제2 접점과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하는 풀브릿지 회로를 포함하고,
상기 제2 스위치는 상기 제3 스위치가 턴 온 된 시점으로부터 제3 기간 후에 턴 온 되고, 상기 제3 스위치보다 제4 기간 전에 턴 오프 되며,
상기 외부 인덕터의 양단은 상기 제1 접점 및 상기 제2 접점에 직접 연결되어 있는 피에조 구동 회로.A sub-piezo circuit connected between the first contact and the second contact,
An external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit, and
A first switch connected between the first contact and the first voltage, a third switch connected between the first contact and the ground, a second switch connected between the second contact and the first voltage, And a full bridge circuit including a fourth switch connected between the second contact and the ground,
The second switch is turned on after the third period from the time point when the third switch is turned on and is turned off before the fourth period than the third switch,
And both ends of the external inductor are directly connected to the first contact and the second contact. 제3항에 있어서,
상기 제1 스위치는,
상기 제1 전압에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제1 접점에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제1 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함하고,
상기 제3 스위치는,
상기 제1 접점에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 그라운드에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제3 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함하는 피에조 구동 회로.The method of claim 3,
Wherein the first switch comprises:
A first electrode connected to the first voltage, a second electrode connected to the first contact, and a control electrode receiving a first control voltage,
Wherein the third switch comprises:
A first electrode connected to the first contact, a second electrode connected to the ground, and a control electrode to which a third control voltage is input. 제4항에 있어서,
상기 제2 스위치는,
상기 제1 전압에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 제2 접점에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제2 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함하고,
상기 제4 스위치는,
상기 제2 접점에 연결되어 있는 제1 전극, 상기 그라운드에 연결되어 있는 제2 전극, 및 제4 제어 전압이 입력되는 제어 전극을 포함하는 피에조 구동 회로.5. The method of claim 4,
Wherein the second switch comprises:
A first electrode connected to the first voltage, a second electrode connected to the second contact, and a control electrode receiving a second control voltage,
Wherein the fourth switch comprises:
A first electrode connected to the second contact, a second electrode connected to the ground, and a control electrode receiving a fourth control voltage. 제5항에 있어서,
상기 제1 스위치는 상기 제4 스위치가 턴 온 된 시점으로부터 제1 기간 후에 턴 온 되고, 상기 제4 스위치보다 제2 기간 전에 턴 오프 되며,
상기 제1 기간은 상기 외부 인덕터의 전류에 의해 상기 제1 스위치를 영전압 스위칭 시키기 위한 기간으로 결정되고, 상기 제2 기간은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제3 스위치를 영전압 스위칭 시키기 위한 기간으로 결정되는 피에조 구동 회로.6. The method of claim 5,
Wherein the first switch is turned on after a first period from a point in time when the fourth switch is turned on and is turned off before a second period than the fourth switch,
The first period is determined as a period for switching the first switch to zero voltage by the current of the external inductor and the second period is determined as a period for switching the third switch to zero voltage by the external inductor current A piezo drive circuit determined. 제5항에 있어서,
상기 제3 기간은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제2 스위치를 영전압 스위칭 시키기 위한 기간으로 결정되고, 상기 제4 기간은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제4 스위치를 영전압 스위칭 시키기 위한 기간으로 결정되는 피에조 구동 회로. 6. The method of claim 5,
The third period is determined as a period for performing the zero voltage switching of the second switch by the external inductor current and the fourth period is determined as the period for performing the zero voltage switching of the fourth switch by the external inductor current / RTI > 제3항에 있어서,
상기 서브-피에조 회로는,
상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 직렬 연결되어 있는 제1 커패시터, 제1 인덕터와 저항, 및
상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함하는 피에조 구동 회로.The method of claim 3,
The sub-
A first capacitor connected in series between the first contact and the second contact, a first inductor and a resistor,
And a second capacitor connected between the first contact and the second contact. 서브-피에조 회로 및 상기 서브-피에조 회로에 병렬 연결되어 있는 외부 인덕터를 포함하는 피에조 회로의 구동 방법에 있어서,
상기 피에조 회로의 일단과 제1 접점에서 연결되어 있는 제1 스위치 및 제3 스위치, 및 상기 피에조 회로의 타단과 제2 접점에서 연결되어 있는 제2 스위치 및 제4 스위치 중 상기 제3 스위치의 턴 온 시점으로부터 제1 기간 뒤에 상기 제2 스위치가 턴 온 되는 단계,
상기 제2 스위치의 턴 오프 후, 제2 기간 뒤에 상기 제3 스위치가 턴 오프 되는 단계,
상기 제4 스위치의 턴 온 시점으로부터 제3 기간 뒤에 제1 스위치가 턴온 되는 단계, 및
상기 제1 스위치의 턴 오프 후, 제4 기간 뒤에 제4 스위치가 턴 오프 되는 단계를 포함하고,
상기 제1 스위치는 제1 전압과 상기 제1 접점 사이에 연결되어 있고, 상기 제3 스위치는 상기 제1 접점과 그라운드 사이에 연결되어 있으며, 상기 제2 스위치는 상기 제2 접점과 상기 제1 전압 사이에 연결되어 있고, 상기 제4 스위치는 상기 제2 접점과 상기 그라운드 사이에 연결되어 있으며,
상기 외부 인덕터의 양단은 상기 제1 접점과 상기 제2 접점에 직접 연결되어 는 피에조 회로 구동 방법.A method of driving a piezo-electric circuit including a sub-piezo circuit and an external inductor connected in parallel to the sub-piezo circuit,
A first switch and a third switch connected to one end of the piezoelectric circuit at a first contact and a second switch and a fourth switch connected at a second contact of the other end of the piezo circuit, The second switch being turned on after a first period from the time point,
After the second switch is turned off, after the second period the third switch is turned off,
The first switch is turned on after the third period from the turning-on point of the fourth switch, and
And after the fourth switch is turned off after the first switch is turned off,
Wherein the first switch is connected between the first voltage and the first contact, the third switch is connected between the first contact and the ground, and the second switch is connected between the second contact and the first voltage And the fourth switch is connected between the second contact and the ground,
Wherein both ends of the external inductor are directly connected to the first contact and the second contact. 제9항에 있어서,
상기 제2 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제4 스위치의 기생 커패시터 및 상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 연결되어 있는 제2 커패시터가 방전되어, 상기 제4 스위치의 양단 전압이 감소하여 상기 제4 스위치가 영전압 스위칭하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.10. The method of claim 9,
During the second period, the parasitic capacitor of the fourth switch and the second capacitor connected between the first contact and the second contact are discharged by the external inductor current, so that the voltage across the fourth switch is reduced And said fourth switch is subjected to zero voltage switching. 제10항에 있어서,
상기 제2 기간 동안, 상기 제2 스위치의 양단 전압은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상승하는 피에조 회로 구동 방법.11. The method of claim 10,
Wherein during the second period the voltage across the second switch is raised by the external inductor current. 제9항에 있어서,
상기 제3 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제1 스위치의 기생 커패시터가 방전되어, 상기 제1 스위치의 양단 전압이 감소하여 영전압 스위칭하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.10. The method of claim 9,
And during the third period, the parasitic capacitor of the first switch is discharged by the external inductor current, so that the voltage across the first switch is reduced to zero voltage switching. 제12항에 있어서,
상기 제3 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제3 스위치의 양단 전압은 상승하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.13. The method of claim 12,
And during the third period, the voltage across the third switch is raised by the external inductor current. 제9항에 있어서,
상기 제4 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제3 스위치의 기생 커패시터 및 상기 제1 접점과 상기 제2 접점 사이에 연결되어 있는 제2 커패시터가 방전되어, 상기 제3 스위치의 양단 전압이 감소하여 상기 제3 스위치가 영전압 스위칭하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.10. The method of claim 9,
During the fourth period, the parasitic capacitor of the third switch and the second capacitor connected between the first contact and the second contact are discharged by the external inductor current, so that the voltage across the third switch is reduced And said third switch is subjected to zero voltage switching. 제14항에 있어서,
상기 제4 기간 동안, 상기 제1 스위치의 양단 전압은 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상승하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.15. The method of claim 14,
And during the fourth period, the voltage across the first switch is raised by the external inductor current. 제9항에 있어서,
상기 제1 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제2 스위치의 기생 커패시터가 방전되어, 상기 제2 스위치의 양단 전압이 감소하여 영전압 스위칭하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.10. The method of claim 9,
And during the first period, the parasitic capacitor of the second switch is discharged by the external inductor current, and the voltage across the second switch is reduced to zero voltage switching. 제16항에 있어서,
상기 제1 기간 동안, 상기 외부 인덕터 전류에 의해 상기 제4 스위치의 양단 전압은 상승하는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.17. The method of claim 16,
Further comprising increasing the voltage across the fourth switch by the external inductor current during the first period. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 온 상태인 기간 동안 상기 피에조 회로의 일단에 상기 제1 전압이 공급되고, 상기 피에조 회로의 타단에 상기 그라운드의 전압이 공급되는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.18. The method according to any one of claims 9 to 17,
Wherein the first voltage is supplied to one end of the piezo circuit while the first switch and the fourth switch are in an ON state and the voltage of the ground is supplied to the other end of the piezo circuit, Way. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 온 상태인 기간 동안 상기 피에조 회로의 일단에 상기 그라운드의 전압이 공급되고, 상기 피에조 회로의 타단에 상기 제1 전압이 공급되는 단계를 더 포함하는 피에조 회로 구동 방법.18. The method according to any one of claims 9 to 17,
Further comprising the step of supplying the ground voltage to one end of the piezo circuit while the second switch and the third switch are on and supplying the first voltage to the other end of the piezo circuit Way. 제9항에 있어서,
상기 서브-피에조 회로는,
직렬 연결된 제1 커패시터, 제1 인덕터, 및 저항을 포함하는 직렬 공진 회로, 및 상기 직렬 공진 회로에 병렬 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함하는 피에조 회로 구동 방법.


10. The method of claim 9,
The sub-
A series resonant circuit comprising a series connected first capacitor, a first inductor, and a resistor; and a second capacitor connected in parallel to the series resonant circuit.


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